KR19990009178A - Digital Phase-Locked Loop and Phase Comparison and Charge Pumping Methods Without Dead Zones - Google Patents

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KR19990009178A
KR19990009178A KR1019970031490A KR19970031490A KR19990009178A KR 19990009178 A KR19990009178 A KR 19990009178A KR 1019970031490 A KR1019970031490 A KR 1019970031490A KR 19970031490 A KR19970031490 A KR 19970031490A KR 19990009178 A KR19990009178 A KR 19990009178A
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Abstract

데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프와 위상 비교 및 전하 펌핑 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프는, 저역 통과 필터로부터 출력되는 제어 전압에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 발진 주파수를 갖는 신호를 소정율로 분주하고, 분주된 신호를 출력하는 프로그래머블 분주기를 갖는 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프에 있어서, 분주된 신호와 기준 주파수 신호의 위상차를 비교하고, 비교된 결과를 업/다운 신호로서 출력하며, 리셋 신호에 응답하여 리셋되는 위상 비교기, 업/다운 신호에 응답하여 공급/싱크 구동 신호를 발생하며, 공급/싱크 구동 신호에 응답하여 위상차만큼의 전류를 저역 통과 필터로/로부터 공급/싱크하는 전하 펌프, 및 공급 구동 신호 및 싱크 구동 신호를 논리 조합하고, 논리 조합된 결과를 리셋 신호로서 출력하는 리셋 신호 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.A dead zone free digital phase locked loop and phase comparison and charge pumping method is disclosed. The dead zone-free digital phase locked loop according to the present invention divides a signal having an oscillation frequency and a voltage controlled oscillator for outputting a signal having a frequency oscillated in response to a control voltage output from a low pass filter at a predetermined rate, In a dead zone-free digital phase-lock loop having a programmable divider for outputting a divided signal, a phase difference between the divided signal and the reference frequency signal is compared, and the result of the comparison is output as an up / down signal, A phase comparator which is reset in response, a charge pump generating a supply / sink drive signal in response to an up / down signal, and supplying / sinking a current corresponding to the phase difference to / from the low pass filter in response to the supply / sink drive signal, and Generates a reset signal that logically combines the supply drive signal and the sink drive signal and outputs the logical combined result as a reset signal. It is characterized by comprising a sex means.

Description

데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프와 위상 비교 및 전하 펌핑 방법Digital Phase-Locked Loop and Phase Comparison and Charge Pumping Methods Without Dead Zones

본 발명은 디지탈 위상 동기 루프에 관한 것이며, 특히, 전하 펌프로부터 생성되는 리셋 신호를 이용하여 데드 존(DEADZONE)을 제거할 수 있는 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프와 위상 비교 및 전하 펌핑 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to digital phase locked loops, and more particularly, to digital phase locked loops with no dead zone and phase comparison and charge pumping methods that can eliminate dead zones using a reset signal generated from a charge pump. will be.

일반적으로 디지탈 위상 동기 루프(Digital Phase Locked Loop:Digital PLL)는 위상 비교기(Phase Comparator:PC)에 의해 주파수와 위상차를 비교하여 그 차이만큼의 오차 신호를 발생시키고, 발생된 오차 신호에 상응하여 원하는 주파수 를 얻는다.In general, a digital phase locked loop (Digital PLL) compares a frequency and a phase difference by a phase comparator (PC), generates an error signal corresponding to the difference, and corresponds to the generated error signal. Get frequency

도 1은 일반적인 디지탈 PLL을 설명하기 위한 개략적인 블럭도로서, 위상 비교기(10), 전하 펌프(charge pump)(12), 저역 통과 필터(14), 전압 제어 발진기 (Voltage Controlled Oscillator:VCO)(16), 프로그래머블 분주기(18)로 이루어 진다.FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a general digital PLL including a phase comparator 10, a charge pump 12, a low pass filter 14, and a voltage controlled oscillator (VCO). 16), programmable divider 18.

도 1에 도시된 위상 비교기(10)는 입력된 기준 주파수 신호와 분주된 VCO(16)의 발진 주파수 신호의 위상을 비교하고, 위상 차에 상응하는 업 신호 및 다운 신호를 출력하며, 전하 펌프(12)는 위상 비교기(10)로부터 출력된 업 신호 및 다운 신호에 응답하여 저역 통과 필터(14)에 전하를 공급하거나, 전하를 감소시킨다. 저역 통과 필터(14)는 전하 펌프(12)로부터 출력된 신호를 필터링하여 필터링된 직류 전압으로 출력하며, VCO(16)는 저역 통과 필터(14)로부터 출력된 전압을 제어 전압으로서 입력하여 제어 전압에 상응하는 발진 주파수 신호를 생성한다. 이 신호의 발진 주파수는 기준 주파수 신호의 N배이며, 프로그래머블 분주기(18)는 내부의 프로그램을 수정함으로써 분주비를 변화시킬 수 있는 분주기로서 VCO(16)의 발진 주파수 신호를 1/N로 분주하고, 분주된 신호를 위상 비교기(10)로 출력한다. 여기에서, 위상 비교기(10)와 전하 펌프(12)가 전체 PLL의 성능을 좌우한다.The phase comparator 10 shown in FIG. 1 compares a phase of an input reference frequency signal with an oscillation frequency signal of the divided VCO 16, outputs an up signal and a down signal corresponding to the phase difference, and includes a charge pump ( 12 supplies or reduces the charge to the low pass filter 14 in response to the up and down signals output from the phase comparator 10. The low pass filter 14 filters the signal output from the charge pump 12 and outputs the filtered DC voltage. The VCO 16 inputs the voltage output from the low pass filter 14 as a control voltage to control the voltage. Generate an oscillation frequency signal corresponding to. The oscillation frequency of this signal is N times the reference frequency signal, and the programmable divider 18 changes the oscillation frequency signal of the VCO 16 to 1 / N as a divider that can change the division ratio by modifying an internal program. The divided signals are output to the phase comparator 10. Here, the phase comparator 10 and the charge pump 12 determine the performance of the entire PLL.

도 2는 종래의 위상 비교기(10)의 위상 오차에 따른 오차 전압을 나타내는 그래프로서, 위상 차가 작은 경우에 위상차에 상응하는 출력 즉, 오차 전압이 발생하지 않는 부분이 데드 존(20)이다.2 is a graph showing an error voltage according to a phase error of the conventional phase comparator 10. When the phase difference is small, an output corresponding to the phase difference, that is, a portion where no error voltage is generated is the dead zone 20.

주파수 합성기(FREQUENCY SYNTHESIZER)용 위상 동기 루프에서 중요한 성능 지수(figure of merit)는 위상 노이즈와, 전송 선로를 통하여 전송된 펄스가 펄스 위치에 위상 변화를 일으키는 지터(jitter)이다. 위상 비교기(10)와 전하 펌프(12)에서 지터가 발생되는 주된 원인은 도 2에 도시된 바와 같이, 두 비교 주파수가 같고, 위상 차가 작은 경우에 발생한다. 이것은 위상 비교기(10)의 작은 펄스의 업 신호(UP), 다운 신호(DOWN)에 대해 전하 펌프(12)가 제대로 반응하지 않기 때문에 발생한다.An important figure of merit in a phase-locked loop for a frequency synthesizer is jitter, in which phase noise and pulses transmitted through the transmission line cause phase shifts in the pulse position. The main cause of jitter in the phase comparator 10 and the charge pump 12 occurs when the two comparison frequencies are the same and the phase difference is small, as shown in FIG. This occurs because the charge pump 12 does not respond properly to the up signal UP and the down signal DOWN of the small pulse of the phase comparator 10.

도 3은 지터에 가장 큰 영향을 주는 데드 존을 해결하기 위한 종래의 위상 비교기(10)를 설명하기 위한 회로도로서, 제1낸드 게이트(310). 제1플립플롭(320), 제2플립플롭(330), 제2낸드 게이트(340), 제3낸드 게이트(350), 지연부(360), 제4낸드 게이트(370), 제5낸드 게이트(380)로 이루어진다.3 is a circuit diagram illustrating a conventional phase comparator 10 for solving a dead zone that has the greatest influence on jitter, and includes a first NAND gate 310. First flip-flop 320, second flip-flop 330, second NAND gate 340, third NAND gate 350, delay unit 360, fourth NAND gate 370, fifth NAND gate It consists of 380.

도 3에 도시된 제1낸드 게이트(310)와 제2낸드 게이트(340)는 각각 기준 주파수 신호와 분주된 발진 주파수 신호가 입력되는 입력 게이트이다. 또한, 지연부(360)는 일반적으로 4개의 직렬 인버터를 이용하며, 리셋 게이트인 제3낸드 게이트(350)와 출력 게이트인 제4및 제5낸드 게이트(370및 380) 사이의 신호 지연을 제공한다. 이러한 방법으로 지연부(360)를 거쳐 리셋 신호가 발생되도록 함으로써 업 신호(UP) 및 다운 신호(DOWN)의 펄스 폭을 실제보다 더 크게 하고 따라서, 전하 펌프가 적절히 반응하도록 함으로써 데드 존을 없앨 수 있다. 지연 시간은 위상 비교기(10)가 리셋된 후의 구간에서 전하 펌프(12)가 정확히 동작하여 전하 공급(charge sourcing) 및 전하 싱킹(charge sinking)을 일으킬 수 있도록 적절히 정해져야 한다. 그러나, 이와 같은 종래의 방법은 지연 시간을 조정하기 어렵고, 위상 비교기(10)의 특성이 지연 시간에 따라 달라질 수 있으며, 업 신호(UP)와 다운 신호(DOWN)가 발생되어 지연되는 동안 불필요한 전류가 소모된다는 문제점이 있다.The first NAND gate 310 and the second NAND gate 340 illustrated in FIG. 3 are input gates to which a reference frequency signal and a divided oscillation frequency signal are input. In addition, the delay unit 360 generally uses four series inverters, and provides a signal delay between the third NAND gate 350 as the reset gate and the fourth and fifth NAND gates 370 and 380 as the output gates. do. In this way, the reset signal is generated through the delay unit 360 to make the pulse width of the up signal UP and the down signal DOWN larger than the actual one, and thus the dead zone can be eliminated by allowing the charge pump to respond appropriately. have. The delay time should be appropriately determined so that the charge pump 12 operates correctly in the interval after the phase comparator 10 is reset to cause charge sourcing and charge sinking. However, such a conventional method is difficult to adjust the delay time, the characteristics of the phase comparator 10 may vary according to the delay time, and the unnecessary current during the delay of the up signal UP and the down signal DOWN is generated. There is a problem that is consumed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 리셋 신호를 전하 펌프로부터 입력받음으로써 데드 존을 제거할 수 있는 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a digital phase locked loop without a dead zone capable of removing dead zones by receiving a reset signal from a charge pump.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 디지탈 위상 동기 루프에서 수행되는 위상 비교 및 전하 펌핑 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a phase comparison and charge pumping method performed in the digital phase locked loop.

도 1은 일반적인 디지탈 위상 동기 루프를 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram for explaining a general digital phase locked loop.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교기를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a phase comparator of the conventional digital phase locked loop shown in FIG.

도 3은 도 2에 도시된 위상 비교기에서 발생하는 데드 존(deadzone)을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph for explaining dead zones occurring in the phase comparator shown in FIG. 2.

도 4는 본 발명에 따른 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프를 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.4 is a schematic block diagram illustrating a digital phase locked loop without a dead zone according to the present invention.

도 5는 4에 도시된 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교기와 전하 펌프를 설명하기 위한 바람직한 일실시예의 회로도이다.5 is a circuit diagram of one preferred embodiment for explaining the phase comparator and charge pump of the digital phase locked loop shown in FIG.

도 6은 도 5에 도시된 위상 비교기와 전하 펌프에서 수행되는 위상 비교 및 전하 펌핑 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 6 is a flowchart for explaining a phase comparison and a charge pumping method performed in the phase comparator and the charge pump shown in FIG. 5.

도 7a~6e는 도 5에 도시된 위상 비교기에서 분주된 발진 주파수가 기준 주파수 신호보다 앞선 위상인 경우의 출력을 짧은 시간 동안에 시뮬레이션한 결과이다.7A to 6E show simulation results of outputs for a short time when the oscillation frequency divided by the phase comparator shown in FIG. 5 is ahead of a reference frequency signal.

도 8a~8e는 도 4에 도시된 위상 비교기에서 기준 주파수가 분주된 발진 주파수 신호보다 앞선 위상인 경우의 출력을 짧은 시간 동안에 시뮬레이션한 결과이다.8A to 8E show results of a short time simulation of the output when the reference frequency is in phase with the divided oscillation frequency signal in the phase comparator shown in FIG. 4.

도 9a~9e는 도 4에 도시된 위상 비교기에서 분주된 발진 주파수 신호와 기준 주파수 신호의 위상이 일치하는 경우의 출력을 짧은 시간 동안에 시뮬레이션한 결과이다.9A to 9E show results of a short time simulation of the output when the phase of the oscillation frequency signal divided by the reference frequency signal coincides with the phase comparator shown in FIG. 4.

도 10은 도 5에 도시된 위상 비교기와 전하 펌프의 각 부분의 출력을 긴 시간 동안에 시뮬레이션한 결과이다.FIG. 10 is a result of a long time simulation of the output of each part of the phase comparator and the charge pump shown in FIG. 5.

도 11은 도 5에 도시된 위상 비교기의 위상 오차에 따른 오차 전류를 시뮬레이션한 결과이다.FIG. 11 is a result of simulating an error current according to a phase error of the phase comparator shown in FIG. 5.

상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프는, 저역 통과 필터로부터 출력되는 제어 전압에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 발진 주파수를 갖는 신호를 소정율로 분주하고, 분주된 신호를 출력하는 프로그래머블 분주기를 갖는 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프에 있어서, 분주된 신호와 기준 주파수 신호의 위상차를 비교하고, 비교된 결과를 업/다운 신호로서 출력하며, 리셋 신호에 응답하여 리셋되는 위상 비교기, 업/다운 신호에 응답하여 공급/싱크 구동 신호를 발생하며, 공급/싱크 구동 신호에 응답하여 위상차만큼의 전류를 저역 통과 필터로/로부터 공급/싱크하는 전하 펌프, 및 공급 구동 신호 및 싱크 구동 신호를 논리 조합하고, 논리 조합된 결과를 리셋 신호로서 출력하는 리셋 신호 생성 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the dead zone-free digital phase locked loop according to the present invention comprises a voltage controlled oscillator for outputting a signal having a frequency oscillated in response to a control voltage output from a low pass filter and a signal having an oscillation frequency. In a dead zone-free digital phase-lock loop having a programmable divider that divides at a predetermined rate and outputs a divided signal, the phase difference between the divided signal and the reference frequency signal is compared and the compared result is used as an up / down signal. A phase comparator that is reset in response to a reset signal, and generates a supply / sink drive signal in response to an up / down signal, and supplies a current equal to the phase difference to / from a low pass filter in response to the supply / sink drive signal. A charge pump to sink, and a logic combination of the supply drive signal and the sink drive signal, and the logic combined result to reset the signal. Up output is constituted by the reset signal generating means is preferable to.

상기 다른 과제를 이루기 위해 본 발명에 따른 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교 및 전하 펌핑 방법은, 저역 통과 필터로부터 출력되는 제어 전압에 상응하는 발진되는 주파수를 갖는 신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 발진 주파수를 갖는 신호를 소정율로 분주하여 출력하는 분주기를 갖는 디지탈 위상 동기 루프에서 수행되는 위상 비교 및 전하 펌핑 방법에 있어서, (a)기준 주파수 신호의 위상과 분주된 신호의 위상을 비교하는 단계, (b)비교된 결과에 상응하여 업/다운 신호를 발생하는 단계, 업/다운 신호에 응답하여 비교된 위상차에 상응하는 전류를 저역 통과 필터로/로부터 공급/싱크하는 단계; 및 전류를 공급/싱크한 후에 위상 비교를 초기화시키는 단계로 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, a phase comparison and charge pumping method of a digital phase locked loop according to the present invention includes a voltage controlled oscillator and an oscillation frequency for outputting a signal having an oscillating frequency corresponding to a control voltage output from a low pass filter. A phase comparison and charge pumping method performed in a digital phase locked loop having a divider for dividing a signal having a predetermined ratio and outputting the same, the method comprising: (a) comparing a phase of a reference frequency signal with a phase of a divided signal; b) generating an up / down signal corresponding to the compared result, supplying / sinking a current corresponding to the compared phase difference in response to the up / down signal to / from the low pass filter; And initiating phase comparison after supplying / sinking a current.

이하, 본 발명에 따른 디지탈 위상 동기 루프에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a digital phase locked loop according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 디지탈 위상 동기 루프를 설명하기 위한 개략적인 블럭도로서, 위상 비교기(400), 전하 펌프(402), 저역 통과 필터(404), 리셋 신호 생성부(406), VC0(412), 프로그래머블 분주기(410)로 이루어진다.4 is a schematic block diagram illustrating a digital phase locked loop according to the present invention, which includes a phase comparator 400, a charge pump 402, a low pass filter 404, a reset signal generator 406, and a VC0 ( 412, a programmable divider 410.

도 4에 도시된 위상 비교기(400)는 입력된 기준 주파수 신호(fR)와 분주된 VCO(412)의 발진 주파수 신호(fV)의 위상을 비교하고, 위상 차에 상응하는 업 신호(UP) 및 다운 신호(DOWN)를 출력하며, 전하 펌프(402)는 위상 비교기 (400)로부터 출력된 업 신호(UP) 및 다운 신호(DOWN)에 응답하여 저역 통과 필터(404)에 위상차 만큼의 전류를 공급하거나, 저역 통과 필터(404)로부터 전류를 싱크한다. 리셋 신호 생성부(406)는 전하 펌프(402)가 동작한 후 리셋 신호(RS)를 생성하여 위상 비교기(400)를 리셋시킨다. 저역 통과 필터(404)는 전하 펌프(402) 로부터 출력된 신호의 고주파 성분을 제거하고 필터링된 직류 전압으로 출력하며, VCO(412)는 저역 통과 필터(404)로부터 출력된 전압을 제어 전압으로서 입력하여 제어 전압에 상응하는 발진 주파수 신호(fV)를 생성한다. 이 신호의 발진 주파수는 기준 주파수 신호(fR)의 N배이며, 프로그래머블 분주기(410)는 VCO(404)의 발진 주파수 신호를 1/N로 분주하고, 분주된 신호를 위상 비교기(400)로 출력한다.The phase comparator 400 illustrated in FIG. 4 compares the phase of the input reference frequency signal f R with the oscillation frequency signal f V of the divided VCO 412, and the up signal UP corresponding to the phase difference. ) And a down signal DOWN, and the charge pump 402 outputs a phase difference current to the low pass filter 404 in response to the up signal UP and the down signal DOWN output from the phase comparator 400. Supply or sink current from the low pass filter 404. The reset signal generator 406 resets the phase comparator 400 by generating a reset signal RS after the charge pump 402 operates. The low pass filter 404 removes the high frequency components of the signal output from the charge pump 402 and outputs the filtered DC voltage, and the VCO 412 inputs the voltage output from the low pass filter 404 as a control voltage. To generate an oscillation frequency signal f V corresponding to the control voltage. The oscillation frequency of this signal is N times the reference frequency signal f R , and the programmable divider 410 divides the oscillation frequency signal of the VCO 404 at 1 / N, and divides the divided signal into the phase comparator 400. Will output

도 5는 도 4에 도시된 디지탈 PLL의 위상 비교기(400)와 전하 펌프(402)를 설명하기 위한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 위상 비교기(400)는 제1낸드 게이트(510), 제1플립플롭(520), 제2플립플롭(530), 제3낸드 게이트(540), 제4낸드 게이트(550), 제5낸드 게이트(560), 제6낸드 게이트(570)로 이루어진다. 또한, 전하 펌프(402)는 전류 공급부(current sourcing)(591)와 전류 싱크부(current sink)(595)로 이루어지고, 전류 공급부(591)는 인버터(594), nMOS트랜지스터(M1), 제1저항(R1), pMOS 트랜지스터들(M3, M5)로 이루어지고, 전류 싱크부(595)는 pMOS 트랜지스터(M7), 제2저항(R2), nMOS트랜지스터들(M9, M11, M13) 및 제3저항(R3) 으로 이루어진다.FIG. 5 is a circuit diagram of a preferred embodiment for explaining the phase comparator 400 and the charge pump 402 of the digital PLL shown in FIG. 4, wherein the phase comparator 400 includes a first NAND gate 510 and a first flip. A flop 520, a second flip flop 530, a third NAND gate 540, a fourth NAND gate 550, a fifth NAND gate 560, and a sixth NAND gate 570. In addition, the charge pump 402 includes a current sourcing 591 and a current sink 595, and the current supply 591 includes an inverter 594, an nMOS transistor M1, and a first source. 1 resistor R1, pMOS transistors M3 and M5, and the current sink 595 includes a pMOS transistor M7, a second resistor R2, nMOS transistors M9, M11, and M13. It consists of three resistors (R3).

도 5에 도시된 제1낸드 게이트(510)는 기준 주파수 신호(fR)와 위상 비교기(400)의 이전 상태의 업 신호(UP)를 반전 논리곱하고, 낸드 게이트들(524 및 526)로 이루어진 제1플립플롭(520)은 입력 게이트인 제1낸드 게이트(510)의 출력을 데이타 입력하여 리셋 신호(RS)에 상응하는 출력을 생성한다. 제2낸드 게이트 (540)는 소정율 즉, 1/N로 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fv)와 위상 비교기(400)의 이전 상태의 다운 신호(DOWN)를 반전 논리곱하고, 낸드 게이트들(534, 536)로 이루어진 제2플립플롭(530)은 제2낸드 게이트(540)의 출력을 데이타 입력하여 리셋 신호(RS)에 상응하는 출력을 생성한다. 제3낸드 게이트 (550)는 입력된 리셋 신호(RS)에 상응하여 업 신호(UP) 및 다운 신호(DOWN)를 원래의 하이 레벨로 되돌린다. 제4낸드 게이트(560) 즉, 업 신호(UP)의 출력을 제어하는 출력 제어 게이트는 제1낸드 게이트(510), 제1플립플롭(520) 및 제3낸드 게이트(550)의 출력을 반전 논리곱하여 업 신호(UP)를 생성한다. 업 신호(UP)는 전하 펌프(402)의 전류 공급부(591)를 구동시켜 저역 통과 필터(404)에 전류를 공급함으로써 VC0(412)의 발진 주파수 신호(fV)의 위상을 일치시킨다.The first NAND gate 510 shown in FIG. 5 inverts ANDs the reference frequency signal f R and the up signal UP of the previous state of the phase comparator 400 and consists of NAND gates 524 and 526. The first flip-flop 520 inputs an output of the first NAND gate 510, which is an input gate, to generate an output corresponding to the reset signal RS. The second NAND gate 540 inverts the OR signal of the oscillation frequency signal f v of the VCO divided at a predetermined rate, that is, 1 / N, and the down signal DOWN of the previous state of the phase comparator 400, and the NAND gates The second flip-flop 530 composed of 534 and 536 receives data from the output of the second NAND gate 540 to generate an output corresponding to the reset signal RS. The third NAND gate 550 returns the up signal UP and the down signal DOWN to the original high level corresponding to the input reset signal RS. The fourth NAND gate 560, that is, the output control gate that controls the output of the up signal UP, inverts the outputs of the first NAND gate 510, the first flip-flop 520, and the third NAND gate 550. The AND signal generates an up signal UP. Up signal UP drives current supply portion 591 of charge pump 402 to supply current to low pass filter 404 to match the phase of oscillation frequency signal f V of VC0 412.

마찬가지로, 제5낸드 게이트(570) 즉, 다운 신호(DOWN)의 출력을 제어하는 출력 제어 게이트는 제2낸드 게이트(540), 제2플립플롭(530)의 출력 및 제3낸드 게이트(550)의 출력을 반전 논리곱하여 다운 신호(DOWN)를 생성한다. 다운 신호(DOWN)는 전하 펌프(402)의 전류 싱크부(595)를 구동시켜 저역 통과 필터 (404)로부터 전류를 싱킹함으로써, 저역 통과 필터(404)의 전류의 양을 줄이고, VCO(412)의 발진 주파수 신호(fV)의 위상을 뒤처지게 하여 위상 비교기(400)에 입력되는 두 신호의 위상을 일치시킨다. 오아 게이트(406)는 리셋 신호 생성부로서 전하 펌프(402)로부터 인가된 공급 구동 신호(D1)와 싱크 구동 신호(D2)를 논리합하여 리셋 신호(RS)를 생성하고, 위상 비교기(400)를 리셋시킨다.Similarly, the fifth NAND gate 570, that is, the output control gate that controls the output of the down signal DOWN, includes the second NAND gate 540, the output of the second flip-flop 530, and the third NAND gate 550. Inverted AND of the output of to generate a down signal (DOWN). The down signal DOWN drives the current sink 595 of the charge pump 402 to sink current from the low pass filter 404, thereby reducing the amount of current in the low pass filter 404, and reducing the VCO 412. The phase of the oscillation frequency signal f V of the signal is delayed to match the phase of the two signals input to the phase comparator 400. The OR gate 406 generates a reset signal RS by ORing the supply driving signal D1 and the sink driving signal D2 applied from the charge pump 402 as a reset signal generation unit, and generates the phase comparator 400. Reset it.

이하, 본 발명에 따른 디지탈 위상 동기 루프, 특히 위상 비교기(400)와 전하 펌프(402)의 동작과 위상 비교 및 전하 펌핑 방법에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the digital phase locked loop, in particular the phase comparator 400 and the charge pump 402, the phase comparison and the charge pumping method according to the present invention will be described in detail.

도 6은 본 발명에 따른 디지탈 PLL의 위상 비교 및 전하 펌핑 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 기준 주파수 신호(fR)와 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)의 위상을 비교하고, 비교된 결과에 상응하여 업/다운 신호를 발생하는 단계(제602~610단계), 업/다운 신호에 응답하여 전류 공급/싱크가 이루어지는 단계(제620단계), 전류의 공급/싱크가 이루어진 후 위상 비교를 초기화시키는 단계(제630단계)로 이루어진다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a phase comparison and charge pumping method of a digital PLL according to the present invention, and comparing and comparing phases of a reference frequency signal f R and an oscillation frequency signal f V of a divided VCO. Generating an up / down signal in accordance with the result (steps 602 to 610), performing a current supply / sink in response to the up / down signal (step 620), and a phase after supplying / sinking the current. Initializing the comparison (operation 630).

도 4에 도시된 위상 비교기(400)는 기준 주파수 신호(fR)와 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)가 인가되면, 두 신호의 위상차를 비교한다. 여기에서 데드 존이 발생하는 경우는 두 신호의 주파수가 같고, 위상 차가 작은 경우이며, 따라서 입력된 두 신호의 주파수는 같다고 가정한다.The phase comparator 400 illustrated in FIG. 4 compares the phase difference between the two signals when the reference frequency signal f R and the oscillation frequency signal f V of the divided VCO are applied. In this case, when the dead zone occurs, the frequencies of the two signals are the same and the phase difference is small. Therefore, it is assumed that the frequencies of the two input signals are the same.

만약, 위상 동기 루프가 로킹되어 분주된 VCO의 주파수 신호(fV)와 기준 주파수 신호(fR)의 위상이 완전히 일치하면(제602단계), 로우 레벨의 업 신호(UP)과 다운 신호(DOWN)가 동시에 발생하고(제606단계), 그 신호들은 전하 펌프(402)의 전류 공급부(591)와 전류 싱크부(595)로 입력되어 전류 공급 및 전류 싱크가 동시에 이루어진다 (제620단계). 그 순간 오아 게이트로 구현된 리셋 신호 생성부(406)에 의해 리셋 신호(RS)가 발생하게 되어 위상 비교기(400)는 초기화되고(제630단계), 서로 전류가 상쇄되어 오차 전압이 발생하지 않는다.If the phase locked loop is locked and the phases of the frequency signal f V and the reference frequency signal f R of the divided VCO are completely coincident (step 602), the low level up signal UP and the down signal ( DOWN) occurs simultaneously (step 606), and the signals are inputted to the current supply unit 591 and the current sink unit 595 of the charge pump 402 to simultaneously perform current supply and current sinking (step 620). At that moment, the reset signal RS is generated by the reset signal generator 406 implemented as the OR gate, and the phase comparator 400 is initialized (step 630), and currents cancel each other, so that an error voltage does not occur. .

또한, 두 신호 중에서 기준 주파수 신호(fR)가 분주된 발진 주파수 신호 (fv)보다 위상이 앞서면(제604단계), 업 신호(UP)가 먼저 발생하여 로우 상태가 된다(제608단계). 즉, 입력되는 기준 주파수 신호(fR)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 하강하는 순간 제1낸드 게이트(510)는 입력된 기준 주파수 신호(fR)와 업 신호(UP)의 이전 상태인 하이 레벨을 입력하여 반전 논리곱하고, 하이 레벨의 출력을 생성한다. 또한, 제4낸드 게이트(560)는 제1낸드 게이트(510)의 출력, 제1플립플롭(520)의 출력 및 제3낸드 게이트(550)의 출력을 반전 논리곱하여 로우 레벨의 업 신호(UP)를 생성한다. 여기에서 VCO(412)의 발진 주파수 신호(fV)가 로우 레벨로 변화하기 전까지 다운 신호(DOWN)는 하이 상태를 갖는다.In addition, when the reference frequency signal f R is out of phase with the oscillation frequency signal f v divided among the two signals (operation 604), the up signal UP is generated first and becomes low (operation 608). . In other words, as soon as the input reference frequency signal (f R) is lowered from the high level to the low level, the first NAND gate 510 is the previous state of the high level of the input reference frequency signal (f R) and an up signal (UP) To invert the AND, and generate a high-level output. In addition, the fourth NAND gate 560 inverts and outputs the output of the first NAND gate 510, the output of the first flip-flop 520, and the output of the third NAND gate 550, thereby raising a low level UP signal UP. ) Here, the down signal DOWN remains high until the oscillation frequency signal f V of the VCO 412 changes to the low level.

이 로우 레벨의 업 신호(UP)는 전하 펌프(402)의 전류 공급부(591)로 입력 되어 인버터(594)를 통하여 반전되고, nMOS트랜지스터(M1)를 구동시켜 트랜지스터 (M1)의 드레인 전압을 로우 레벨로 만들고, 이 드레인 전압을 공급 구동 신호(D1) 로서 출력하여 리셋 신호 생성부(406)에 인가한다. 또한, pMOS트랜지스터(M3,M5)를 구동시켜 전하 펌프의 출력 단자 OUT를 통하여 출력되는 전압을 이전보다 더 높게 만든다. 즉, 저역 통과 필터(404)에 두 신호의 위상차만큼 전류를 공급하고(제620 단계), VCO의 발진 주파수 신호(fV)의 위상을 앞서게 하는 방향으로 동작한다. 이 때, 로우 상태의 업 신호(UP)가 발생한 후에 VCO의 발진 주파수(fV)가 하이에서 로우 레벨로 하강하는 순간, 제2낸드 게이트(540)는 다운 신호(DOWN)의 이전 하이 레벨의 신호와 분주된 발진 주파수 신호(fV)를 반전 논리곱하여 하이 레벨의 출력을 생성하고, 제5낸드 게이트(570)는 제2낸드 게이트(540)의 출력, 제2플립플롭 (530)의 출력 및 제3낸드 게이트(550)의 출력을 반전 논리곱하여 로우 상태의 다운 신호(DOWN)를 생성한다. 생성된 다운 신호(DOWN)는 전하 펌프(402)의 전류 싱크부(595)로 입력되고 전류 싱크가 이루어지려는 순간, 전류 공급부(591)의 nMOS트랜지스터(M1)의 드레인 전압 즉, 로우 상태의 공급 구동 신호(D1)와 전류 싱크부(495)의 nMOS 트랜지스터(M13)의 드레인 전압 즉, 로우 레벨의 싱크 구동 신호(D2)가 리셋 생성부(406)에서 논리합되어 로우 레벨의 신호를 출력하고, 이 신호는 리셋 신호(RS)로서 입력되어 위상 비교기(400)를 초기화시킨다(제630단계). 여기에서 업 신호(UP)와 다운 신호(DOWN)는 순간적으로 로우 레벨로 하강하였다가 리셋 신호에 의해 다시 원래의 하이 레벨로 변화함으로써 종래의 위상 비교기에서 발생했던 전류의 소모를 줄일 수 있게 된다.The low level up signal UP is input to the current supply unit 591 of the charge pump 402 and inverted through the inverter 594. The nMOS transistor M1 is driven to lower the drain voltage of the transistor M1. The drain voltage is output as the supply drive signal D1 and applied to the reset signal generator 406. In addition, the pMOS transistors M3 and M5 are driven to make the voltage output through the output terminal OUT of the charge pump higher than before. That is, the low-pass filter 404 is supplied with a current by the phase difference of the two signals (step 620), and operates in a direction to advance the phase of the oscillation frequency signal f V of the VCO. At this time, when the oscillation frequency f V of the VCO falls from high to low level after the up signal UP in the low state occurs, the second NAND gate 540 is at the previous high level of the down signal DOWN. The signal and the divided oscillation frequency signal f V are inversely ANDed to generate a high level output, and the fifth NAND gate 570 outputs the second NAND gate 540 and the output of the second flip-flop 530. And an inverted AND of the output of the third NAND gate 550 to generate a down signal DOWN in a low state. The generated down signal DOWN is input to the current sink 595 of the charge pump 402 and at the moment when the current sink is to be performed, the drain voltage of the nMOS transistor M1 of the current supply unit 591, that is, the low state The supply driving signal D1 and the drain voltage of the nMOS transistor M13 of the current sink 495, that is, the low level sink driving signal D2 are ORed in the reset generator 406 to output a low level signal. The signal is input as the reset signal RS to initialize the phase comparator 400 (operation 630). Here, the up signal UP and the down signal DOWN are temporarily lowered to the low level and then changed back to the original high level by the reset signal, thereby reducing the current consumption generated in the conventional phase comparator.

또한, 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)가 기준 주파수 신호(fR)보다 앞선 위상이면 다운 신호(DOWN)가 먼저 발생하여 로우 상태가 되고(제610단계), 업 신호(UP)는 하이 상태를 갖는다. 즉, 상술한 바와 같이, 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)가 하이에서 로우 레벨로 하강하는 순간, 제2낸드 게이트(540)는 다운 신호(DOWN)의 이전 상태의 하이 신호와 발진 주파수 신호(fV)를 반전 논리곱하여 하이 상태의 출력을 생성하고, 제5낸드 게이트(570)는 제2낸드 게이트(440)의 출력, 제2플립플롭(530)의 출력 및 제3낸드 게이트(550)의 출력을 반전 논리곱하여 로우 상태의 다운 신호(DOWN)를 생성한다. 로우 상태의 다운 신호(DOWN)는 전하 펌프(402)의 전류 싱크부(595)로 입력되어, pMOS 트랜지스터(M7)를 구동시켜 트랜지스터(M7)의 드레인 전압을 하이로 만든다. 여기에서 트랜지스터(M7)의 드레인에 흐르는 전류는 제2저항(R2)을 통하여 nMOS트랜지스터들(M9, M11, M13)을 구동시키고, 제3저항(R3)을 거쳐 출력 단자 OUT를 통하여 이전보다 더 낮은 로우 레벨의 신호가 출력된다. 이 로우 레벨의 출력은 저역 통과 필터(404)에 위상차만큼의 전류를 싱크하고(제620단계), VCO 출력 주파수의 위상을 늦추는 방향으로 동작한다. 이 때, 로우 상태의 다운 신호(DOWN)가 발생한 후에 업 신호(UP)가 발생하여 전하 펌프(402)의 전류 공급부(591)로 입력되고, 전류 공급이 이루어지려는 순간, 전류 싱크부(595)의 로우 레벨의 싱크 구동 신호(D2)와, 전류 공급부(591)의 로우 레벨의 공급 구동 신호(D1)가 리셋 신호 생성부(406)에서 논리합되어 로우 레벨의 리셋 신호(RS)를 출력하고, 위상 비교기(400)를 초기화 시킨다(제630단계).In addition, if the oscillation frequency signal f V of the divided VCO is out of phase with the reference frequency signal f R , the down signal DOWN is generated first and goes low (step 610). Has a high state. That is, as described above, at the moment when the oscillation frequency signal f V of the divided VCO falls from the high level to the low level, the second NAND gate 540 becomes the high signal and the oscillation frequency of the previous state of the down signal DOWN. The signal f V is inversely ANDed to generate an output of a high state, and the fifth NAND gate 570 is an output of the second NAND gate 440, an output of the second flip-flop 530, and a third NAND gate ( The output of 550 is inversely ANDed to generate a down signal DOWN in a low state. The down signal DOWN in the low state is input to the current sink 595 of the charge pump 402 to drive the pMOS transistor M7 to make the drain voltage of the transistor M7 high. Here, the current flowing in the drain of the transistor M7 drives the nMOS transistors M9, M11, and M13 through the second resistor R2 and through the output terminal OUT through the third resistor R3 than before. A low low level signal is output. The low level output sinks a current equal to the phase difference in the low pass filter 404 (step 620), and operates in a direction of slowing the phase of the VCO output frequency. At this time, the up signal UP is generated after the down signal DOWN in the low state is generated and input to the current supply unit 591 of the charge pump 402, and at the moment the current supply is to be made, the current sink unit 595. The low level sink drive signal D2 and the low level supply drive signal D1 of the current supply unit 591 are ORed by the reset signal generator 406 to output the low level reset signal RS. In operation 630, the phase comparator 400 is initialized.

도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교기(400)와 전하 펌프(402)의 출력을 짧은 시간 동안에 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것으로서, 도 7a~7e는 위상 비교기(400)에 입력되는 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)가 기준 주파수 신호(fR)보다 앞선 위상인 경우의 각 부분의 출력을 나타낸 것이고, 도 8a~8e는 기준 주파수 신호(fR)가 분주된 VCO주파수 신호(fV)보다 앞선 위상인 경우의 각 부분의 출력을 나타낸 것이고, 도 9a~9e는 기준 주파수 신호(fR)와 분주된 VCO주파수 신호(fV)의 위상이 일치하는 경우의 출력을 나타낸 것이다.7, 8, and 9 illustrate the results of simulating the outputs of the phase comparator 400 and the charge pump 402 of the digital phase locked loop according to the present invention for a short time, and FIGS. 7A to 7E are phase comparators ( 400 shows the output of each part when the oscillation frequency signal f V of the divided VCO input to 400 is in phase before the reference frequency signal f R , and FIGS. 8A to 8E show the reference frequency signal f R. that would showing the output of each part in the case of the previous phase than the VCO frequency signal (f V) frequency divider, FIG. 9a ~ 9e matches the phase of the reference frequency signal (f R) and the VCO frequency signal (f V) dispensing Output is shown.

여기에서, 위상 비교기(400)에 입력되는 두 신호 즉, 기준 주파수 신호(fR)와 분주된 발진 주파수 신호(fV)는 10MHz의 주파수를 가지며, 위상 차가 존재하는 경우에 있어서, 시간 지연은 1ns인 경우의 예를 든 것이다.Here, two signals input to the phase comparator 400, that is, the reference frequency signal f R and the divided oscillation frequency signal f V have a frequency of 10 MHz, and in the case where there is a phase difference, the time delay is For example, 1ns.

상술한 바와 같이, 도 7a는 분주된 VC0 주파수 신호(fV)(72)가 기준 주파수 신호(fR)(74)보다 앞선 위상으로 입력되는 것을 나타내며, 기준 주파수 신호(fR) (74)는 1ns의 시간 지연을 가진다. 도 7b는 위상 비교기(400)로부터 출력된 로우 레벨의 업 신호(UP)를 나타내고, 도 7c는 업 신호(UP)가 발생하기 전에 먼저 생성되는 다운 신호의 역()을 나타낸 것이고, 도 7d는 도 7c에 도시된 다운 신호의 역()이 먼저 발생하여 전류의 싱킹을 일으킨 후 업 신호(UP)가 발생함으로써 로우 레벨의 리셋 신호(RS)가 발생되는 것을 나타낸 것이고, 도 7e는 전하 펌프(402)에서 출력되는 두 신호의 1ns의 위상 차에 해당하는 싱크 전류를 나타낸다.As described above, Figure 7a shows that the VC0 frequency signal (f V) (72) frequency divider to be input to the earlier phase than the reference frequency signal (f R) (74), a reference frequency signal (f R) (74) Has a time delay of 1 ns. FIG. 7B illustrates the low level up signal UP output from the phase comparator 400, and FIG. 7C illustrates the inverse of the down signal generated before the up signal UP occurs. 7d shows the inverse of the down signal shown in FIG. ) Is generated first to cause sinking of the current, and then the up signal UP is generated to generate a low level reset signal RS. FIG. 7E illustrates 1 ns of two signals output from the charge pump 402. The sink current corresponding to the phase difference is shown.

또한, 도 8a는 기준 주파수 신호(fR)(82)가 분주된 VCO발진 주파수 신호(fV)(84)보다 앞선 위상으로 입력되는 것을 나타내며, 분주된 발진 주파수 신호(fV)는 1ns의 시간 지연을 가진다. 도 8b는 위상 비교기(400)로부터 출력된 로우 레벨의 업 신호(UP)를 나타내고, 도 8c는 업 신호(UP)가 발생한 이후에 생성되는 다운 신호의 역()을 나타낸 것이고, 도 8d는 도 8b에 도시된 업 신호(UP)가 발생하여 전류 공급을 일으킨 후 다운 신호의 역()이 발생하여 로우 레벨의 리셋 신호(RS)가 생성되는 것을 나타낸 것이고, 도 8e는 전하 펌프(402)에서 출력되는 두 신호의 1ns의 위상차에 해당하는 공급 전류를 나타낸다.8A shows that the reference frequency signal f R 82 is input in phase ahead of the divided VCO oscillation frequency signal f V 84, and the divided oscillation frequency signal f V is 1 ns. Has a time delay. FIG. 8B illustrates the low level up signal UP output from the phase comparator 400, and FIG. 8C illustrates the inverse of the down signal generated after the up signal UP occurs. 8D shows the inverse of the down signal after the up signal UP shown in FIG. ) Is generated to generate a low level reset signal RS, and FIG. 8E illustrates a supply current corresponding to a phase difference of 1 ns between two signals output from the charge pump 402.

또한, 도 9a는 분주된 VC0 주파수 신호(fV)(92)와 기준 주파수 신호(fR)(92)의 위상이 일치하는 경우를 나타내며, 따라서, 두 신호 간의 지연 시간은 존재하지 않는다. 도 9b와 9c는 위상 비교기(400)로부터 동시에 발생하는 로우 레벨의 업 신호(UP)와 다운 신호의 역()을 각각 나타낸 것이고, 도 9d는 업 신호(UP)와 다운 신호(DOWN)가 동시에 출력되고 도 9e에 도시된 전류 공급과 전류 싱크가 동시에 발생하는 순간 로우 레벨의 리셋 신호(RS)가 생성되는 것을 나타낸 것이다. 여기에서. 도 9e에 도시된 바와 같이, 두 신호의 위상이 일치하는 경우, 업 신호(UP)와 다운 신호(DOWN)의 동시 발생에 따라 전류 공급과 전류 싱크가 동시에 이루어지기 때문에 결국 두 전류는 상쇄되어 0이 되는 것을 알 수 있다.9A illustrates a case where the divided VC0 frequency signal f V 92 and the reference frequency signal f R 92 coincide with each other, and thus there is no delay time between the two signals. 9B and 9C show the inverses of the low level up signal UP and down signal simultaneously occurring from the phase comparator 400. 9d shows that the up signal UP and the down signal DOWN are simultaneously output and the low level reset signal RS is generated at the same time as the current supply and the current sink shown in FIG. 9e are simultaneously generated. It is shown. From here. As shown in FIG. 9E, when the phases of the two signals coincide with each other, since the current supply and the current sink are simultaneously performed according to the simultaneous generation of the up signal UP and the down signal DOWN, the two currents cancel each other to zero. It can be seen that.

도 10a~10e는 본 발명에 따른 위상 비교기(400)의 출력을 긴 시간 동안 시뮬레이션한 결과이며, 10a는 서로 다른 위상차를 갖는 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)와 기준 주파수 신호(fR)를 나타낸 것이고, 10b는 위상 비교기(400)에서 출력되는 업 신호(UP)의 상태를 나타낸 것이고, 10c는 위상 비교기(400)에서 출력되는 다운 신호(DOWN)의 역 즉,을 나타낸 것이고, 10d는 전하 펌프(402)와 저역 통과 필터(404)를 통하여 출력되는 VCO 제어 전압 즉, 오차 전압이 일정해지면서 PLL이 로킹(locking)이 이루어지는 것을 나타낸 것이고, 10e는 위상 비교기(400)에 인가되는 리셋 신호(RS)를 나타낸다.10A to 10E show the results of simulating the output of the phase comparator 400 according to the present invention for a long time, and 10a shows the oscillation frequency signal f V and the reference frequency signal f R of the divided VCOs having different phase differences. 10b represents the state of the up signal UP output from the phase comparator 400, and 10c represents the inverse of the down signal DOWN output from the phase comparator 400, 10d represents the VCO control voltage output through the charge pump 402 and the low pass filter 404, that is, the PLL is locked while the error voltage is constant, and 10e represents a phase comparator ( The reset signal RS applied to 400 is shown.

도 11은 본 발명에 따른 디지탈 PLL의 위상 비교기(400)에 입력되는 분주된 VCO의 발진 주파수 신호(fV)와 기준 주파수 신호(fR)의 위상 차에 따라 전하 펌프(402)에서 출력되는 오차 전류를 시뮬레이션한 결과로서, 종래와는 달리 작은 위상 오차를 갖는 구간에서도 데드 존이 없이 오차 전류가 생성되며, 따라서 데드 존이 없이 오차 전압이 생성됨을 알 수 있다.11 is output from the charge pump 402 according to the phase difference between the oscillation frequency signal f V and the reference frequency signal f R of the divided VCO input to the phase comparator 400 of the digital PLL according to the present invention. As a result of simulating the error current, it can be seen that an error current is generated without a dead zone even in a section having a small phase error unlike the conventional art, and thus an error voltage is generated without a dead zone.

결국, 위상 비교기가 전하 펌프에 의해 발생된 리셋 신호에 의해 반응하도록 함으로써 작은 위상 오차에도 오차 전압을 발생하도록 하여 데드 존(deadzone)을 제거할 수 있다.As a result, by allowing the phase comparator to react by the reset signal generated by the charge pump, dead zones can be eliminated by generating an error voltage even with a small phase error.

본 발명에 따르면, 디지탈 위상 동기 루프에서 발생되는 지터에 큰 영향을 주는 데드 존을 지연 시간에 관계없이 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템에 소모되는 불필요한 전류의 양을 줄일 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, the dead zone which has a large influence on the jitter generated in the digital phase locked loop can be eliminated irrespective of the delay time, and the amount of unnecessary current consumed in the system can be reduced.

Claims (7)

저역 통과 필터로부터 출력되는 제어 전압에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 상기 발진 주파수를 갖는 신호를 소정율로 분주하고, 분주된 신호를 출력하는 프로그래머블 분주기를 갖는 데드 존이 없는 디지탈 위상 동기 루프에 있어서,A dead zone having a voltage controlled oscillator for outputting a signal having an oscillation frequency in response to a control voltage output from a low pass filter, and a programmable divider for dividing the signal having the oscillation frequency at a predetermined rate and outputting the divided signal. In a digital phase locked loop without 상기 분주된 신호와 기준 주파수 신호의 위상차를 비교하고, 비교된 결과를 업/다운 신호로서 출력하며, 리셋 신호에 응답하여 리셋되는 위상 비교기;A phase comparator comparing the phase difference between the divided signal and the reference frequency signal, outputting the compared result as an up / down signal, and resetting in response to a reset signal; 상기 업/다운 신호에 응답하여 공급/싱크 구동 신호를 발생하며, 상기 공급/ 싱크 구동 신호에 응답하여 상기 위상차만큼의 전류를 상기 저역 통과 필터로/로부터 공급/싱크하는 전하 펌프; 및A charge pump generating a supply / sink drive signal in response to the up / down signal, and supplying / sinking a current equal to the phase difference to / from the low pass filter in response to the supply / sink drive signal; And 상기 공급 구동 신호 및 상기 싱크 구동 신호를 논리 조합하고, 논리 조합된 결과를 상기 리셋 신호로서 출력하는 리셋 신호 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프.And a reset signal generating means for logically combining the supply drive signal and the sink drive signal and outputting the logical combined result as the reset signal. 제1항에 있어서, 상기 위상 비교기는,The method of claim 1, wherein the phase comparator, 상기 기준 주파수와 이전 상태의 업 신호를 반전 논리곱하는 제1반전 논리곱 수단;First inverted AND product for inversely ANDing the reference frequency with an up signal in a previous state; 상기 제1반전 논리곱 수단의 출력을 입력으로 하고, 상기 리셋 신호에 상응하는 제1출력 및 제2출력을 생성하는 제1플립플롭;A first flip-flop that receives an output of the first inversion AND function and generates a first output and a second output corresponding to the reset signal; 상기 분주된 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 입력으로 하고, 상기 리셋 신호에 상응하는 제1출력 및 제2출력을 생성하는 제2플립플롭;A second flip-flop having an oscillation frequency of the divided voltage controlled oscillator as an input and generating a first output and a second output corresponding to the reset signal; 상기 분주된 전압 제어 발진기의 발진 주파수와 이전 상태의 다운 신호를 반전 논리곱하는 제2반전 논리곱 수단;Second inversion AND products for inverting AND the oscillation frequency of the divided voltage controlled oscillator and the down signal in a previous state; 상기 제1 및 제2플립플롭의 상기 제2출력들을 반전 논리곱하는 제3반전 논리곱 수단;Third inverted AND means for inversely ANDing the second outputs of the first and second flip-flops; 상기 제1반전 논리곱 수단, 상기 제1플립플롭의 제1출력과 상기 제3반전 논리곱 수단의 출력을 반전 논리곱하여 업 신호로서 출력하는 제4논리곱 수단; 및Fourth logical multiplication means for inverting AND outputting the first inverse AND product, the first output of the first flip-flop, and the output of the third inverted AND product; And 상기 제2반전 논리곱 수단, 상기 제2플립플롭의 제1출력과 상기 제3반전 논리곱 수단의 출력을 반전 논리곱하여 다운 신호로서 출력하는 제5반전 논리곱 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 데드존이 없는 다지탈 위상 동기 루프.And a fifth inversion AND function for inverting AND outputting the second inversion AND product, the first output of the second flip-flop and the output of the third inversion AND product, and outputting the signal as a down signal. Digital phase locked loop without zones. 제2항에 있어서, 상기 전하 펌프는,The method of claim 2, wherein the charge pump, 상기 업 신호에 응답하여 위상차 만큼의 전류를 상기 저역 통과 필터로 공급하는 전류 공급부; 및A current supply unit supplying a current corresponding to a phase difference to the low pass filter in response to the up signal; And 상기 다운 신호에 응답하여 위상차만큼의 전류를 상기 저역 통과 필터로부터 싱킹하는 전류 싱크부를 구비하는 것을 특징으로 하는 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프.And a current sink for sinking a current corresponding to a phase difference from the low pass filter in response to the down signal. 제3항에 있어서, 상기 전류 공급부는,The method of claim 3, wherein the current supply unit, 상기 업 신호를 반전시키는 인버터;An inverter for inverting the up signal; 상기 인버터의 출력과 연결된 게이트와, 상기 공급 구동 신호와 기준 전원 사이에 연결된 드레인 및 소스를 갖는 제1트랜지스터;A first transistor having a gate connected to an output of the inverter and a drain and a source connected between the supply driving signal and a reference power source; 상기 제1트랜지스터의 상기 드레인과 연결된 제1저항;A first resistor connected to the drain of the first transistor; 상기 제1저항의 일측과 연결된 드레인 및 게이트와, 공급 전원과 연결된 소스를 갖는 제2트랜지스터; 및A second transistor having a drain and a gate connected to one side of the first resistor and a source connected to a supply power; And 상기 제1저항의 일측과 연결된 게이트와, 상기 공급 전원과 출력 단자 사이에 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제3트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프.And a third transistor having a gate connected to one side of the first resistor and a source and a drain connected between the supply power and the output terminal. 제3항에 있어서, 상기 전류 싱크부는,The method of claim 3, wherein the current sink unit, 상기 다운 신호와 연결된 게이트와, 상기 공급 전원과 연결된 소스를 갖는 제4트랜지스터;A fourth transistor having a gate connected to the down signal and a source connected to the supply power; 상기 제4트랜지스터의 일측과 연결된 제2저항;A second resistor connected to one side of the fourth transistor; 상기 제2저항의 타측과 연결된 드레인 및 게이트와, 상기 기준 전원과 연결된 소스를 갖는 제5트랜지스터;A fifth transistor having a drain and a gate connected to the other side of the second resistor, and a source connected to the reference power source; 상기 제2저항의 타측과 연결된 게이트와, 상기 출력 단자 및 상기 기준 전원 사이에 연결된 드레인 및 소스를 갖는 제6트랜지스터;A sixth transistor having a gate connected to the other side of the second resistor and a drain and a source connected between the output terminal and the reference power source; 상기 제6저항의 타측과 연결된 게이트와, 상기 싱크 구동 신호와 연결된 드레인을 갖는 제7트랜지스터; 및A seventh transistor having a gate connected to the other side of the sixth resistor and a drain connected to the sink driving signal; And 상기 공급 전원과 상기 싱크 구동 신호 사이에 연결된 제3저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 데드존이 없는 디지탈 위상 동기 루프.And a third resistor coupled between the supply power supply and the sink drive signal. 저역 통과 필터로부터 출력되는 제어 전압에 상응하는 발진되는 주파수를 갖는 신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 상기 발진 주파수를 갖는 신호를 소정율로 분주하여 출력하는 분주기를 갖는 디지탈 위상 동기 루프에서 수행되는 위상 비교 및 전하 펌핑 방법에 있어서,Phase performed in a digital phase locked loop having a voltage controlled oscillator for outputting a signal having an oscillating frequency corresponding to the control voltage output from the low pass filter and a divider for dividing and outputting the signal having the oscillating frequency at a predetermined rate In the comparison and charge pumping method, (a)기준 주파수 신호의 위상과 상기 분주된 신호의 위상을 비교하는 단계;(a) comparing the phase of the reference frequency signal with the phase of the divided signal; (b)상기 비교된 결과에 상응하여 업/다운 신호를 발생하는 단계;(b) generating an up / down signal corresponding to the compared result; 상기 업/다운 신호에 응답하여 비교된 위상차에 상응하는 전류를 상기 저역 통과 필터로/로부터 공급/싱크하는 단계; 및Supplying / sinking current to / from the low pass filter corresponding to the phase difference compared in response to the up / down signal; And 상기 전류를 공급/싱크한 후에 상기 위상 비교를 초기화시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교 및 전하 펌핑 방법.Initiating said phase comparison after said supplying / sinking said current. 제6항에 있어서, 상기 (a) 및 (b) 단계들은,The method of claim 6, wherein the steps (a) and (b) 상기 기준 주파수 신호의 위상이 상기 분주된 신호의 위상과 일치하는가를 판단하는 단계;Determining whether a phase of the reference frequency signal coincides with a phase of the divided signal; 상기 기준 주파수 신호와 상기 분주된 신호의 위상과 일치하면, 상기 업 신호 및 상기 다운 신호를 동시에 발생하는 단계;Simultaneously generating the up signal and the down signal when the reference frequency signal and the phase of the divided signal coincide with each other; 상기 기준 주파수 신호와 상기 분주된 신호의 위상이 일치하지 않으면, 상기 기준 주파수 신호의 위상이 상기 분주된 신호의 위상보다 앞서는가를 판단하는 단계;Determining that the phase of the reference frequency signal is ahead of the phase of the divided signal if the reference frequency signal and the phase of the divided signal do not match; 상기 기준 주파수 신호의 위상이 상기 분주된 신호의 위상보다 앞서면, 상기 업 신호를 발생하는 단계; 및Generating the up signal when the phase of the reference frequency signal is ahead of the phase of the divided signal; And 상기 분주된 신호의 위상이 상기 기준 주파수 신호의 위상보다 앞서면, 상기 다운 신호를 발생하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 위상 동기 루프의 위상 비교 및 전하 펌핑 방법.And generating the down signal when the phase of the divided signal is ahead of the phase of the reference frequency signal.
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